[发明专利]一种APS星敏感器在轨噪声自主抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种APS星敏感器在轨噪声自主抑制方法，可以在星上实现星敏感器空域噪声的自适应补偿，主要在卫星角速度较小(转换成星敏感器角速度须小于0.039°/s)的情况下使用。

背景技术

APS星敏感器是卫星重要的定姿设备，影响APS星敏感器定姿精度的因素包括图像噪声、识别导航星个数、单星定位精度、质心提取精度等。其中，图像噪声是最底层的影响因素，在某种程度上决定着其他因素的好坏。APS星敏图像噪声包括空域噪声和时域噪声，其中空域噪声包括：固定模式噪声、暗电流不一致性和白噪点等，其中的暗电流不一致性和白噪点可统一为固定模式噪声(FPN)，均与温度和积分时间相关。因此对于长寿命高精度APS星敏感器来讲，须在后端图像处理环节对APS星图噪声进行抑制。

目前APS星敏感器通用校正方法是采取地面进行标定，拟合出坐标转换参数，最大程度地将星图的畸变、像差进行了校正，但随着APS成像芯片在轨性能下降，FPN、DSNU、白噪点等噪声逐渐变得恶劣，将引起星敏在轨定姿精度逐渐下降。现有的在轨标定方法一般通过在轨星图下传，然后进行地面分析处理，将更新后的标定参数通过在轨上传至APS星敏程序区。此方法仅能维持一段时间内APS星敏感器的在轨性能，但随着温度的变化与在轨时间的推移，成像芯片性能进一步下降，参数进一步变差，导致此前更新的标定参数逐渐无法满足测量精度要求。地面标定及在轨参数标定均需较长的时间成本，不具实时性，且在轨下传及注入需要多个分系统配合，操作较为复杂，具有一定风险。为了满足APS星敏感器自主智能性及长寿命高精度的要求，急需一种在轨自主进行星敏感器噪声抑制的方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种APS星敏感器在轨噪声自主抑制方法，利用IIR自适应滤波器，实现了APS星敏感器星图噪声的自适应估计，最大程度地抑制并消除APS星敏感器的空域噪声，无需地面标定，具备实时性和自主性的优点。

本发明的技术解决方案是：一种APS星敏感器在轨噪声自主抑制方法，预报窗口大小为N×N像素，其中N＝9，步骤如下：

(1)判断APS星敏感器的角速度ω是否≥0.039°/s，若是，则对当前帧星图直接进行数据处理，不进行噪声抑制；否则，执行步骤(2)；

(2)循环处理M个预报窗口，M为APS星敏感器视场内的预报窗口个数，每个预报窗口的处理过程为：

(a)首先建立一个对应的背景修正模版Bi，该背景修正模版Bi由9×9个数组元素组成，每个数组元素存放对应位置的灰度噪声修正量，背景修正模版Bi中数组元素的初始值为0；

(b)在当前帧星图读取当前预报窗口外包一圈像素的灰度，预报窗口外包一圈像素的个数为40，对每一个像素灰度进行IIR自适应滤波处理得到该像素的灰度噪声修正量并进行存储；

(c)对于当前预报窗口内的像素，若被固定模式噪声修正，则将被修正的像素设置标记为1，并在背景修正模版Bi中的相应位置写入该像素的灰度噪声修正量，否则背景修正模版Bi中数组元素的值为0；

(d)利用当前预报窗口中任意一个像素的原始灰度减去模版中该像素对应的灰度噪声修正量得到当前预报窗口中每个像素修正后的灰度；

(e)遍历M个预报窗口，根据预报窗口内修正后的像素灰度采用灰度重心法计算星点质心，最终实现在轨噪声自主抑制。

所述步骤(1)中APS星敏感器角速度是指：APS星敏感器光轴扫过天区的角速度，即星敏感器X、Y轴角速度的合成矢量。

所述步骤(1)中星敏感器角速度的门限值0.039°/s的计算方法为：在光积分时间为100ms，视场20°×20°，成像芯片面阵为1024×1024的前提下，保证星点质心在一个像素内至少停留5帧，计算公式如下：

ω*36001000/100≤20/10245]]>

得出APS星敏感器的角速度ω≤0.039°/s。